Direksiyonlama aksonun topoloji optimizasyonuyla tasarlanması ve doğrulanması

Abstract

Günümüzde artan nüfus ve sanayileşmeyle birlikte hava kirliliği gün geçtikçe büyüyen bir sorun haline gelmiştir. Bu nedenle hükümetler karbon salınımını azaltarak emisyon değerlerini düşürmek için gittikçe zorlaşan regülasyonlar belirlemektedir. Bu emisyon hedeflerini yakalayabilmek için otomotiv üreticileri enerji verimliliğini arttırmaya çalışmakta ve daha hafif ve optimum tasarımlar yaparak taşıtların yakıt tüketimini azaltmaktadır. Bu kapsamda mümkün olduğunca hafif, tasarım koşullarını sağlayacak rijitliğe ve mukavemete sahip parçalar tasarlamak için topoloji optimizasyonu oldukça elverişlidir. Topoloji optimizasyonu sonucunda tasarlanan ve imal edilen parçalarda ağırlık azaltmayla birlikte daha az hammadde kullanımına bağlı olarak maliyet azaltmaya da katkı sağlamaktadır. Bu nedenle otomotiv sektöründeki gelişen ve değişen şartlarda rekabet edebilmek, emisyon değerleriyle ilgili regülasyonlara uyum sağlayabilmek için optimum şartlarda tasarım yapmanın önemini arttırmaktadır. Bu çalışmada macpherson tipi ön süspansiyona sahip orta ticari bir aracın yaylanmayan kütle parçalarından olan akson optimizasyon ile dizayn edilmiş, belirlenen statik ve dinamik yük koşullarında ilgili tasarım kriterlerini sağlayarak doğrulanmış, dökme demir ve alüminyum malzemelerle tasarımları yapılmış ve ağırlık karşılaştırması incelenmiştir. 8 farklı statik yük koşulu ve 22 farklı parkuru içeren dinamik analiz sonucunda tasarımların validasyonu yapılmıştır. Dökme demir malzemeli akson için fiziksel testlerle deneysel çalışma tamamlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre aynı tasarım alanı üzerinden topoloji optimizasyonunun yönlendirmesiyle tasarlanan aynı yük koşulları, kabul kriterleri, sınır şartlarına sahip dökme demir ve alüminyum malzemeli aksonlar arasında %61.6’lık ağırlık farkı bulunmuştur.